井下动力灾害一直是制约煤矿安全生产的关键因素,近年来冲击地压事故频发,对安全生产产生了重大影响,对于矿井井下灾害防治,煤层钻孔技术以施工方便、卸压效果较好受到广泛应用。对于灾害治理的过程中,煤体应力的测量和分析一直是技术突破的难点,且目前对于煤体应力的测量也存在局限性和不及时性,导致灾害控制有时滞后。因此,本文采用理论分析、数值模拟、现场应用的方法,对钻头钻进进行分析,再基于能量守恒定律提出一种采用钻进参数反演煤体应力的方法。从钻进破岩机理、破岩切削力影响因素及钻进参数响应规律等方面展开了研究,并通过现场实验数据验证了研究结果的可行性。论文主要研究内容及成果如下:(1)基于岩石力学的摩尔-库伦破坏准则,对简化后的钻头钻进破岩进行受力分析,将钻进分解为侵入和切削两个基本流程,推导了侵入深度和不同条件下切削力的计算公式,当钻刃侵入煤体时,侵入深度与轴推力、煤体应力的挤压力、煤的粘聚力、煤的内摩擦角、钻刃角度、钻刃宽度有关;当钻刃切削煤体时,切削力与侵入深度、煤体应力、煤的粘聚力、煤的内摩擦角、钻刃角度、钻刃宽度有关。(2)通过理论分析和数值模拟的方法,分析了切削过程中切削力的主要影响因素及影响规律,并在理论计算的结果上建立了 PFC-2D切削离散元模型进行验证,得到切削力与煤体应力之间呈线性正相关;钻刃半角对切削力有一定的影响;出现主裂纹时裂纹总数与煤体应力存在一定的关系,裂纹数量缓慢增加阶段,煤体应力小的情况下,裂纹数量较多。(3)基于能量守恒定律,将钻进参数与煤体应力进行关联,并通过Abaqus进行钻进数值模拟验证,提出一种采用钻进参数反演煤体应力的方法,并对钻进参数损耗进行了理论分析,最后利用现场钻进结果进行分析验证,证实了研究的可行性,对煤体应力分析提出了一种方法。